Герц Е.В. Крейнин Г.В. - Расчет пневмопривода

Б и о л и о т е к аГ~; К о н с т р у к т о р а Е. В. ГЕРЦ, Г. В. КРЕЙНИН РАСЧЕТ ПНЕВМО ПРИ ВОЛОВ СПРАВОЧНОЕ ПОСОБИЕ Москва »МАШИИОСТРОВНИВ» 197$ бпб.т Г41 РЦК 62 — 86 16314 Герц Е. В., Крейнин Г. В. Г41 Рецензент инж. А. А. Суханов © Издательство «Машиностроение», 1975 г. Расчет пневмоприводов. Справочное пособие.М„ «Машиностроение», 1975. 272 с.

с пл. (Библиотека конструктора) В спрзвочаом пособия изложенм методы двнамичеекого расчета пневмопрявода», позволяющие определить время нх рабочего цикла при поотояяной и перемеаной (линейка нзменяющейсв] нагрузке. Приведены методы выбора параметров приво. дов из условия получения заданного нремени движения рабочего органа или продолжительиоств цикла, мексямального бмстродействия устройства. Справочное пособие предназначено для инженеров-конструкторов маюинострон.

чельиых заводов, проектно-конструкторских а научно.исследовательских организаций. 31303.029 033 (01)-76 029 73 6П3.7 ПРЕДИСЛОВИЕ Эффективное применение пневмоприводов во многом зависит от правильного выбора их параметров и соответствия динамических характеристик поставленным требованиям. Поэтому актуальной задачей является разработка регулярных методов расчета этих приводов. В книге изложены методы динамического знализа пневматических систем с целью определения времени их рабочего цикла н динамического синтеза для рационального выбора их размеров. Указанные методы помогут инженеру правильно проектировать новые приводы и улучшать работу готовых приводов. Чтобы облегчить пользование материалом, авторы опустили выводы и выкладки, приведя готовые расчетные формулы и графики, но показали пути, посредством которых они были получены.

Предлагаемые методы расчета разработаны на основании широкого использования ЭВМ и анализа полученных результатов. Расчетные данные неоднократно проверялись при экспериментальных исследованиях как в лабораторных, так и в производственных условиях. Книга может служить пособием инженеру-конструктору в его повседневной работе, Академик И. И. Араоболееекий ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ Л— с— Э, б— Р— Рш ь'ш Рт /тр й г К й /. ш л Р Р Ри Рь 'йР Р г Т г' 1/ и У )Р к 3 )х О $ 11Р Р о Ф термический эквивалент работы, ккал/кгс и; жесткость; теплоемкость, кгс/м; ккал/кгс'С; диаметр поршня, канала, м; мпзфсктивная площадь рабочего органа (поршень, мембрана и т. д.), м; плошадь, диаметр штока, м', м; теплопередаюшая поверхность, и, плошадь проходного сечения грубы, м', коэффициент трения; расход воздуха, кгс/с; ускорение силы тяжести, м/с', удельное теплосодержание, икал/кгс; кинетическая энергия, кгс.

м; показатель аднабаты; внешняя работа термодинамического процесса, кгс м; длина, м; удельная работа, кгс м; масса, кгс с'/м; показатель полнтропы; сила, кгс; давление, кгс/м', давление в магистрали, окружаюшей среде, кгс/ьР; перепад давлений, кгс/м', количество тепла, ккал; газовая постоянная кгс м/кгс С; радиус, и; ход подвижной детали, м; абсолютная температура, К; температура по шкале Цельсия, 'С; время, с; внутренняя енергвя, ккал; удельная внутренняя энергия, ккал/кгс; объем, мз; скорость, удельный объем газа, и/с; ма/кгс; количество газа в поло ти, кгс; перемещение детали псполнительного устройства, м; коэффициент теплообмена, ккал/ма.с 'С; угол; удельный вес, кгс/м', коэффициент потерь з местном гопротнв. енин; коэффициент потерь в грубс; коэффициент расхода; коэффициент пропорциональности; безразмерная температура; безразмерное перемещение; безразмерная скорость; безразмерно ускорение; отношение площадей торцов поршня; плотность, кгс сз/м4; безразмерное давление; безразмерное время; функция расхода; безразмерная нагрузка; коаффицнент пропускной способности.

ВВЕДЕНИЕ Пневматические н газовые приводы получили широкое применение при автоматизации производственных процессов в общем машиностроении и станкостроении, в транспортном и полиграфическом машиностроении, в литейном и кузнечном производстве. Пневмоустройства используют в качестве приводов зажимных и транспортирующих механизмов, для дистанционного управления и регулирования, в контрольно-измерительных приборах, при автоматизации машин н устройств, работающих,в агрессивных средах, в условиях пожаро- и взрывоопасности, радиации, а также прн значительной вибрации и высоких температурах и т.

д. (12, 34, 46, 581. Пневмоснстемы распространены в автомобильной промышленности, в самолетостроении, в космонавтике, где они применяются для автоматизации сборочных работ, для управления аварийными системами и т. д. (3, 7, 59, 74). Пневмоустройства используют для управления также в нефтяной, газовой, химической, пищевой промышленности, в горном деле, в строительстве и т.

д. (9, 51, 73). Элементы пневмоавтоматики все больше внедряются в медицинские приборы различного назначения (для искусственного дыхания, кровообращения, инъекций и т. д.). Широкое применение пневмоприводов и систем управления объясняется нх преимушествами по сравнению с другими средствами автоматизации, в первую очередь надежностью функционирования, которая в современных автоматизированных системах управления играет важную роль. Преимуществом пневмосистем является простота конструкций и сравнительная легкость их эксплуатации и обслуживания.

Они относительно дешевы и являются гибким средством при автоматизации производственных процессов. Преимуществом пневмоустройств по сравнению с электрическими исполнительными устройствами является возможность воспроизведения поступательного движения без каких-либо передаточных механизмов. Благодаря этому они (наряду с гидравлическими) получили широкое распространение в тех случаях, когда требуется осуществить возвратно-поступательное движение.

Пневмоустройства вРащательного движения отличаются от электромоторов меньшими габаритами, нечувствительностью к длительным перегрузкам, простотой регулирования скорости вращения и крутящего момента, полной безопасностью для оператора, но нх работа сопровождается большим шумом. Вращательный привод широко используется в ав- 5 томатизированных ручных инструментах (гайковертах, шлифовальных кругах, дрелях и т. д.).

Основной недостаток пневмосистем управления заключается в меньшей скорости срабатывания по сравнению с электрическими системами. Однако аля многих производственных процессов скорость срабатывания пневмосистем управления оказывается достаточ. ной. По-видимому, со временем будут установлены рациональные области применения электрических, пневматических и гидравлических систем, аналогично тому как в настоящее время находят применение и самолеты, и поезда, и автомобили, несмотря на разницу в скоростях их перемещения.

По сравнению с гидравлическими пневматические приводы обладают следующими преимуществами; их исполнительные устройства имеют ббльшие скорости срабатывания и более низкую стоимость, возвратные линии значительно короче, так как воздух может быть удален в атмосферу из любой точки системы; наличие неограниченного запаса воздуха в качестве рабочего тела также способствует широкому распространению пневмоустройств. Вместе с тем пневматические приводы при равных габаритах о гидравлическими развивают меньшие усилия, что объясняется более высоким давлением жидкости в последних. Пневмоустройства следует применять в тех случаях, когда требуется обеспечить высокие скорости движения рабочего органа прн относительно небольших рабочих усилиях. :, В гидро-, и особенно в пневмоприводах, с достаточной точностью , задайные законы движения не могут быть выполнены,' как это имеет , место в механизмах с твердыми звеньями.

Неизбежные утечки воздуха' йз системы значительно понижают к. п. д. пневмоустройств. Несмотря на эти недостатки, пневмоприводы с успехом применяют в тех случаях, когда наиболее сушественное значение приобретают их преимушества (15, 47, 54, 621. В настоящее время намечается следующая тенденция в развитии приводов и автоматизированных систем управления в машиностроении: в качестве силовых систем применяют гидравлические, несколько реже — пневматические, а для целей управления все чаще используют пневмосистемы, если их быстродействие удовлетворяет поставленным требованиям. В противном случае применяют электрические системы.

Вместе с тем имеются отрасли машиностроения (нефтяная, химическая, газовая), где широкое и преимущественное распространение получили пневматические исполнительные устройства специального назначения для управления клапанами, задвижками и другой трубопроводной аппаратурой [41, 76, 77(. Это приводы мембранного типа, которые также используют в машиностроении главным образом в качестве зажимных устройств. Основными типами исполнительных пневмоустройств, устанавливаемых в машинах, станках и автоматических линиях, являются пневмоцилиндры общепромышленного назначения. С их помошью достигаются относительно высокие скорости (1 — 3 м/с), что имеет большое значение в настояшее время, когда для повышения производительности машин-автоматов б и автоматических линий стремятся максимально сократить затраты времени, в частности прн вьшол~ енин вспомогательных операций ,',ранспортировка, зажим, подача).